المعهد الجزاي ري للبترول INSTITUT ALGERIEN DU PETROLE JOURNEES D ETUDES TIGHT & SHALE RESERVOIRS 17-18 Septembre 2013 Sheraton, Alger Exploitation de la micro-sismique pour le monitoring de la fracturation Etude de faisabilité PRÉSENTATRICE : Mme Mahdia IDDIR SADI ORGANISME : Sonatrach-Division PED
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions 2
Introduction : La micro-sismicité consiste à enregistrer et analyser l ensemble des ondes micro- sismiques induites dans le sol pour étudier et caractériser le comportement dynamique des roches Techniques et concepts exploités depuis les années 40 Monitoring micro sismique commercialisé depuis les années 2000
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Domaines d'application : Surveillance d effondrements (ex surveillance OKN32.SH en collaboration avec Baker Hughes-Magnitude) Suivi de l intégrité du stockage souterrain de gaz (ex CO2) Détection des réajustements structuraux Détection et cartographie de fracturation induite
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : La frac est rapidement devenue une technique efficace de stimulation Perfectionnement continu de la technique: Equipement Design, fluide et proppant Large domaine d application Modèles de stimulation Mais
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : Reste à contrôler et/ou caractériser la fracturation hydraulique Géométrie Hauteur Longueur Largeur Azimuth
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : Contrôle de la Propagation/ Confinement de la fracturation Variabilité de la propagation Confinement (ex. Eagle Ford) (limités par des carbonates) Exemple: Eagle Ford Upward growth (ex. Marcellus) (Argile en continu) Failles Exemple: Marcellus DUG Conference, 2010, Rosetta 900 ft SPE 131783,Curry et al, 2010
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : Micro-sismique Monitoring de la frac
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : Principe Injection hydraulique Micro séisme
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : Principe La micro sismicité générée pendant la fracturation hydraulique est causée par la modification de la pression et des contraintes in situ qui accompagnent la farc Technologie adaptée au monitoring des fractures NATURAL FRACTURES
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : Objectifs Evaluer la performance du plan de frac La stimulation cible la zone d intérêt? Contrôle de la propagation de la frac Existence d interférence entre niveau de frac? Intercepter une faille? Modifier le design pour le prochain niveau de frac? 5
Micro sismique dans la fracturation hydraulique : Objectifs Amélioration de la performance du développement Forer un horizontal ou un vertical? Emplacement et azimuth des nouveaux forages? nombre de niveaux de frac? 5
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Micro sismique / Mise en oeuvre Deux variantes principales: Un puits d émission et un puits d écoute un puits d émission et un dispositif d écoute en surface
Micro sismique / Mise en oeuvre Puits d émission Puits d écoute Disance d observation Enregistrement Généralement 12-3C niveaux @ 10M
Micro sismique / Mise en oeuvre Dispositif d écoute en surface
Micro sismique / Mise en oeuvre Dispositif d écoute enterré
Micro sismique / Mise en oeuvre Acquisition Downhole Monitoring optimale au voisinage du puits d écoute Bonne détection des larges et petits événements microsismiques Erreur proportionnelle à la distance au puits d écoute Acquisition en surface Distribution azimutale de la zone optimale de monitoring (Distribution azimutale du dispositif d écoute) Très bonne détection pour les larges événements microsismiques L erreur est faible pour les larges événement avec un bon rapport S/B Combinaison
Micro sismique / Mise en oeuvre Déc 2008-Headington Oil Company LLC and XTO Energy avec The Bakken Research Consortium, dans le nord du Dakota: Un puits d écoute Un dispositif de surface 2 dispositifs enterrées
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Acquisition downhole/ Mise en oeuvre Dispositif de frac Dispositif de monitoring Suivi en temps réel
Acquisition downhole/ Mise en oeuvre Diversité des situations de frac
Acquisition downhole/ Mise en oeuvre 2- Génération de fractures 1- Injection de fluide 3- Enregistrement d ondes micro-sismiques
Acquisition downhole/ Mise en oeuvre -Distance de séparation dépend: de la magnitude (intensité de la frac, type de formation) de l atténuation (propriétés de formation) du bruit ambiant (état du puits d écoute, activités sur le champs ) Granites >>1500m Shales 500-1000m Sandstones 300-600m Carbonates 400-800m Uncosolidates sands < 100m
Acquisition downhole/ Mise en oeuvre Récepteurs Emplacement des géophones MICROSEISMES Récepteurs RESERVOIR FRACTURE
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Acquisition downhole/ traitement Trace stack L Q T Arrivée P Arrivée S
Acquisition downhole/ traitement Modèle de vitesses
Acquisition downhole/ traitement La perforation ou des string shots sont exploitée pour la calibration du modèle de vitesses
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Traitement/ interprétation GR Velocity (m/sec) 0 30 GR oustic Velocity 60 0 2000 4000 Acoustic Velocity 6000 8000 0 150 300 4504000 600 0 2000 6000 4000 6000 8000 Depth Vs Vp V-f 1350 1350 1350 1350 2891 5197 6.5 1385 2938 5472 6.3 1450 3079 5652 6.8 TVD (m) 1500 TVD Depth 1500 TVD Depth 1500 1350 1505 2578 4673 5.8 1515 1614 3145 3.3 1525 2703 4634 6.5 1540 2625 4524 6.3 1570 3087 5825 6.6 1615 3040 5496 6.8 1650 1650 1650 1645 3095 5684 6.8 1690 3063 5558 6.8 1735 2805 4790 6.8 1800 1800 1800 1800 Séparation P et S Calibration de la vitesses Caractérisation des fractures
Traitement/ interprétation Distance liée à la séparation PS Profondeur liée au moveout
Traitement/ interprétation Exemple- Modélisation
Traitement/ interprétation Exemple- Hodogram
Traitement/ interprétation Concepts déjà utilisés pour d autres applications Diversité des algorithmes Migration
Traitement/ interprétation Concepts déjà utilisés pour d autres applications Diversité des algorithmes Exemple: Différents types de migration proposées par Baker Hughes
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Exploitation des résultats Résultats Pour chaque niveau de frac, Estimer: Le volume stimulé La géométrie des fractures L azimuth Tenter de caractériser Mécanisme au foyer Réseau de fracture Evénements Mécanisme au foyer
Exploitation des résultats SPE 114173 SPE 119890 Complexité géométrique des fractures
Exploitation des résultats Exploitation Exemple- Optimisation du FDP Sept 2001 Optimisation du well spacing
Exploitation des résultats South-North (ft) 2900 2700 2500 2300 2100 1900 1700 1500 1300 1100 900 700 500 300 1 N42 E 2 3 4 N42 E N42 E Depth (ft) 6400 6500 6600 6700 6800 6900 7000 7100 7200 7300 7400 7500 100 7600-100 7700-300 7800-3000 -2800-2600 -2400-2200 -2000-1800 -1600-1400 -1200-1000 -800-600 -400-200 0 200-3200 -3000-2800 -2600-2400 -2200-2000 -1800-1600 -1400-1200 -1000-800 -600-400 West-East (ft) Distance Along Wellbore (ft) Opportunité re-frac
Exploitation des résultats Calibration du modèle de fracture
Exploitation des résultats Calibration du modèle de fracture
Exploitation des résultats SPE 84489 Calibration du modèle de fracture
Exploitation des résultats Confirmation, suivi et ajustement en temps réel du modèle de fracturation Possibilité de changement du plan de frac en fonction de la réponse du terrain Habilité à raffiner le nombre de stages de frac et de clusters pour la perforation
Exploitation des résultats Optimisation du cout et de la mise en œuvre de l'opération de frac Validation du succès de la frac multizones Optimisation du FDP en optimisant l'emplacement et l'espacement des puits
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Limitations Difficulté de trouver un puits d écoute Distance limitée entre les deux puits Sensibilité au bruit ambiant Atténuation des ondes sismiques Limitations physiques des récepteurs (température, pression)
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Microsismique en Algérie Mars 2011/ Sonatrach a réalisé avec le partenaire Schlumberger le monitoring sismique de la fracturation du puits OMKZ202 (Hassi Messaoud), effectuée en 3 stages. Mars 2012/ Sonatrach-FCP a réalisé avec le partenaire Baker Hughes le monitoring sismique de la fracturation du puits MZLS3 (Berkine), efféctuée en 2 stages
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Exemple d étude. Puits OMKZ202: Sonatrach et Schlumberger OMKZ202 OMKZ212 Niveau 3 Niveau 2 Niveau 1
Exemple d étude. Puits OMKZ212: Sonatrach et Schlumberger Shots multi azimuth Isolation du puits d écoute
Exemple d étude. Puits OMKZ212: Sonatrach et Schlumberger Géométrie des fractures en temps réel
Exemple d étude. Puits OMKZ212: Sonatrach et Schlumberger Distance (m) Intense activité Evénements enregistrés par la micro sismiques
Exemple d étude. Puits OMKZ212: Sonatrach et Schlumberger Description Niveau1 Niveau 2 Niveau3 Top TVDss (m) Base TVDss (m) Azimuth Longeur totale (m) Hauteur (m) Largeur (m) Longeur-NE projection (m) Longeur- SW projection (m) 3146.4 3139.7 3132.8 3196.6 3189.8 3180.9 N57.8 E N55.6 E N58.7 E 361.4 399.5 386.7 50.2 50.1 48.1 80 65 65 161.2 195.6 183.2 200.2 203.9 203.6 Géométrie des fractures
Exemple d étude. Puits OMKZ212: Sonatrach et Schlumberger Azimuth des fractures Niveau1 Niveau2 Niveau3
SOMMAIRE : Introduction Domaines d'application Micro sismique dans la fracturation hydraulique Microsismique/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ Mise en œuvre Acquisition downhole/ traitement Traitement/ interprétation Exploitation des résultats Limitations Microsismique en Algérie Exemple d étude. Puits OMKZ202 Conclusions
Conclusions La microsismique est un outil qui permet le contrôle de la fracturation hydraulique et optimise sa performance La microsismique permet de quantifier l étude de la géométrie et de la distribution de la fracturation hydraulique L Optimisation de la fracturation hydraulique en face de réservoirs argileux est le fruit de plusieurs disciplines intégrées :
Conclusions Sismique acquise en Wide Azimuth, Inversion sismique Prestack, Modèle Géomécanique, Microseismic Monitoring